Java内存分配机制：不朽内存与作用域内存详解

### Java 内存分配机制：不朽内存与作用域内存详解 #### 1. 不朽内存的使用 不朽内存是一种特殊的内存区域，在 Java 编程中有着独特的应用场景。以下是几种在不朽内存中分配对象的方法： - **使用 `newArray` 创建对象数组**： ```java try{ aeh = (AsyncEventHandler []) ImmortalMemory.instance().newArray( AsyncEventHandler.class, 10); } catch (IllegalAccessException access) { System.out.println(access); } catch (InstantiationException instant){ System.out.println(instant); } ``` 在这段代码中，我们尝试使用 `ImmortalMemory.instance().newArray` 方法创建一个包含 10 个 `AsyncEventHandler` 对象的数组。如果在创建过程中出现非法访问异常或实例化异常，程序会捕获并输出相应的异常信息。 - **使用 `enter` 方法创建不朽对象**： ```java ImmortalMemory.instance().enter( new Runnable() { public void run(){ // In this scope immortal is the default for // memory allocation o = new Object(); // This Object is immortal } } ); ``` `enter` 方法允许线程临时将不朽内存作为其所有分配的默认内存区域。在上述代码中，`Runnable` 接口的 `run` 方法内创建的 `Object` 对象将被分配到不朽内存中。 - **创建默认使用不朽内存的线程**： ```java Runnable logic = new Runnable(){ Object o; public void run() { o = new Object(); } }; RealtimeThread rt= new RealtimeThread(null, null, null, // This starts the thread in immortal ImmortalMemory.instance(), null, logic); rt.start(); ``` 当创建实时线程时，可以将 `ImmortalMemory.instance()` 作为内存区域参数传递给 `RealtimeThread` 或 `NoHeapRealtimeThread` 类。这样，该线程将默认从不朽内存中进行所有分配，除非使用 `newInstance` 或 `enter` 方法从其他内存区域分配内存。 在大多数情况下，不朽内存中的对象应该在应用程序初始化时进行分配。如果应用程序在运行时创建不朽内存对象，很难提前确定运行该应用程序所需的不朽内存量，可能导致应用程序因耗尽不朽内存而崩溃。因此，理想的应用程序设计应包含一份必须驻留在不朽内存中的对象列表，并在应用程序初始化时创建这些对象。 #### 2. 作用域内存的类型与分配 作用域内存可以被称为“临时不朽”内存，它不会进行垃圾回收，但具有有限的生命周期，只要有线程可以访问它，它就会存在。作用域内存主要有以下四种类型： | 分配时间 | 名称 | | ---- | ---- | | 线性 | LTMemory | | 线性 | LTPhysicalMemory | | 可变 | VTMemory | | 可变 | VTPhysicalMemory | ##### 2.1 分配时间与算法 由于作用域内存中的对象会一起被释放，因此其分配算法可以很简单。以 `LTMemory` 为例，它通常使用的是一种近似于常数时间的分配算法，如以下伪代码所示： ```plaintext static long * nextPtr; static long * endPtr; long * ctAllocate(const int longs){ nextPtr += longs; if(nextPtr > endPtr) return null; // Out of memory else return nextPtr; } ``` 该算法通过移动 `nextPtr` 指针来分配内存，如果 `nextPtr` 超过了 `endPtr`，则表示内存不足。`LTMemory` 被称为线性时间内存，是因为在分配对象内存后，JVM 需要对对象进行初始化，初始化时间与对象大小成正比。 `LTMemory` 创建对象的时间很容易预测，并且不会引发垃圾回收，这使得它在对性能可预测性有要求的场景中非常有吸引力。而 `VTMemory` 允许使用任意时间进行分配，RTSJ 实现可以使用任何算法来管理空闲内存，例如使用 C 的 `malloc` 函数。 ##### 2.2 创建作用域内存 在使用作用域内存之前，需要先创建它。以下是创建一个 16KB 的 `LTMemory` 内存区域对象的示例： ```java LTMemory mem = new LTMemory(1024*16, 1024*16); ``` 可以使用普通的 `new` 语句随时创建作用域内存。作用域内存对象本身是一个普通对象，但与之关联的可分配内存是在一个特殊区域分配的，因此该内存没有隐式的引用限制。 作用域内存的分配和释放有一定的规则。RTSJ 要求作用域内存区域所代表的内存“不存在